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β-葡聚糖的抗营养作用及β-葡聚糖酶在饲料中的应用
发布时间:2010/7/12 15:51:35 发布者:武汉百特纯大分子科技有限公司 浏览次数:10956

我国饲料资源不足、其中能量饲料缺口预测2020年将达到0.83亿吨。目前较多被应用于饲料业的有谷物包括大麦、小麦、燕麦及其副产品等,因为在这类谷物及副产品中存在一种抗营养因子—β-葡聚糖,因其难于被单胃动物(猪和禽)消化及其具有高度的粘稠性,从而导致谷物及其副产品中的营养物质消化率低下,饲料效果差,进而限制了谷物及其副产品在饲料中的应用。为了消除β-葡聚糖的抗营养作用,提高麦类饲粮的营养价值及其转化率,应用β-葡聚糖酶作为一种新型的饲料添加剂已日益为人们所重视。


1.β-葡聚糖的化学结构及在饲料中的含量

β-葡聚糖属于植物细胞壁中的结构性非淀粉多糖 ,是以混合的 (1、3), (1、4) –β-糖苷键连接形成的D型葡萄糖聚合物,又分水溶性和非水溶性两种,以水溶性居多。β-葡聚糖的溶解性受其结构中(1、3)-β-糖苷键的含量和聚合度的影响。不同作物中糖苷键比例不同,以大麦为例,水溶性β-葡聚糖中(1、3)糖苷键与(1、4)糖苷键含量之比为 1:(2.5~2.6),非水溶性β-葡聚糖中相应糖苷键含量之 比为 1:4.2。水溶性β-葡聚糖中约90%由(1、3)-β-糖苷键随机连接起来的纤维三糖和纤维四糖构成 ,剩余的10%由(1、3) –β-糖苷键连接的10个或10个以上(1、4) –β-糖苷键组成的部分构成 。

    在不同的谷类饲料中β-葡聚糖的含量(见表-1)差异较大,这可能受谷类的来源及其生长地的气候条件等情况的影响。

表-1 各种禾谷中β-葡聚糖的含量(g/Kg干物质)

禾谷类
 稻(去壳)
 高粱
 玉米
 小麦
 燕麦
 裸大麦
 大麦
 黑麦
 小黑麦
 
β-葡聚糖

的含量
 0
 1
 1
 5
 37.5
 50
 33
 12
 7
 


2.β-葡聚糖的抗营养作用

β-葡聚糖是谷物(特别是大麦)的主要非沉淀多糖(NSP)。它的粘稠性是谷物中的主要抗营养特性。综合大量的研究结果表明,可对β-葡聚糖的抗营养作用及其降低日粮养分消化吸收的机制做以下解释:1)β-葡聚糖的粘性:引起其围绕于淀粉和蛋白的周围,阻碍养分(糖,氨基酸等)向肠粘膜的移动及同消化酶的接触,导致消化速度的减慢和营养物从日粮中溶出的速度,进而影响养分的吸收。2)β-葡聚糖的高亲水性使其与肠粘膜表面的多糖蛋白复合物相互作用,导致肠粘膜表面水层厚度(限制养分的吸收)的增加,从而降低养分的吸收。3)β-葡聚糖与消化酶,胆盐结合,可降低消化酶的活性,组织消化酶与底物反映,并使胆酸呈束缚状态,导致胆固醇及其前体吸收减少,同时也影响脂类吸收微团的形成。4)降低食糜通过消化道速度及肠道菌群的移动,为细菌的生长和繁殖提供稳定的环境,从而改变肠道菌群的数量,进而影响养分的吸收。5)经后肠发酵产生短链脂肪酸,改变了胆盐肠肝脏循环,从而抑制胆固醇的生物合成。6)此外,肠内细菌增多会刺激肠道,增厚肠道粘膜层,损害微绒毛,进而减少养分的吸收。


3.β-葡聚糖酶的作用机理

目前,饲料中添加β-葡聚糖酶是消除β-葡聚糖抗营养作用的最有效方法。综合大量研究表明,β-葡聚糖酶并非提高了β-葡聚糖的利用率,而是β-葡聚糖酶将β-葡聚糖降解为小分子,消除了β-葡聚糖的抗营养作用从而改变了β-葡聚糖的抗营养特性。β-葡聚糖酶通过裂解β-(1,3)和β-(1,4)糖苷键,使低分子质量的β-葡聚糖的水溶性及黏性大大降低,从而降低了对肠道的负作用。


3.1 改善消化道的生态环境、功能及形态

β-葡聚糖酶使β-葡聚糖的黏性降低后,食糜的排空速度提高了,降低了小肠内的发酵,抑制了厌氧微生物的生长,降低了肠道疾病的发生率。陈清华等报道,在大麦日粮中添加以β-葡聚糖酶为主的复合酶可显著降低断奶仔猪的腹泻率。消化道黏度的降低也利于水、蛋白质、脂类、电解质的内源分泌,使消化道的功能得到改善。此外,β-葡聚糖物理特性的改变也抑制了胆酸的分泌,使脂肪代谢得以顺畅。


3.2 提高内源酶活性

研究表明,添加β-葡聚糖酶能显著提高畜禽肠道内容物中的胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等内源酶的活性。含有β-葡聚糖酶的酶制剂可使饲料营养物质的消化转移至肠道进行(使肠壁变薄,改善营养物质的吸收),从而提高内源酶活性,降低胆汁盐的早期分离,可更好地促进猪对养分的消化与吸收,显著提高大麦等农副产品的消化利用率。王振来等试验β-葡聚糖酶为主的复合酶对56日龄仔猪消化机能的影响,结果仔猪十二指肠内容物总蛋白水解酶和淀粉酶活性分别提高20.96%和5.66%。


3.3 促进家禽生长和提高机体免疫力

韩正康等首次发现水溶性非淀粉多糖酶(SNSP)能抑制与家禽生长和代谢有关的神经内分泌机能,添加β-葡聚糖酶等NSP酶于大麦、小麦等家禽日粮中,可明显改善家禽神经内分泌状况。研究表明,麦类等高水平SNSP家禽基础日粮添加NSP酶制剂后,除了加强营养成分的消化吸收外,还能降解产生生物活性的寡糖或肽,影响家禽神经内分泌调节,从而影响代谢,促进生长。


4.β-葡聚糖酶在畜禽生产中的应用


4.1在猪生产中的应用

Campbell(1992)报道.在以大麦为主要能量饲料的猪饲粮中添加β-葡聚糖酶,可以提高能量利用率达135%和蛋白质利用率达2l%。Newmen(1993)以12kg重的仔猪为对象,在以大麦为基础的饲粮中添加β-葡聚糖酶,日增重和饲料转化率分别提高了1.1%和l6%。Hardy(1986)报道,将含中性蛋白酶、α-淀粉酶和β-葡聚糖酶的混合物,应用于早期断奶仔猪可改善日增重及饲料转化率。Thacker等(1988)的研究结果表明,在带有少量麦壳的大麦型饲粮中添加β-葡聚糖酶,DM、CP和能量消化率有适当改善。


4.2在家禽饲料营养中的应用

Marquardt和Fengler在以小麦或燕麦为基础的饲粮中添加β-葡聚糖酶,饲料转化率分别提高了6.2%和23%。Rotter等在大麦、燕麦和小麦为主要饲粮中添加β-葡聚糖酶,可提高青年鸡的日增重和饲料转化率。大麦型加酶组生产成绩显著优于大麦型对照组,而与玉米型对照组相当。在含50%大麦的产蛋鸡饲粮中,加入β-葡聚糖酶可替代常规玉米型饲粮喂蛋鸡。并且产蛋性能有所提高。


5.结语

近年来,对饲料中β-葡聚糖的抗营养研究取得了很大进展,尤其是利用β-葡聚糖酶来消除饲料(特别是麦类作物及其副产品)中β-葡聚糖的抗营养作用,改善饲料的营养价值,以及通过配伍其他酶(如木聚糖酶、蛋白酶等)来进一步提高畜禽生产性能等方面。但是,作为一种很有开发前景的新型饲料添加剂,β-葡聚糖酶还没有在国内饲料界得到广泛的应用,很多饲料生产厂家还没有将β-葡聚糖酶作为一种饲料常规添加酶,这对饲料在畜禽中的应用是不利的,也不利于目前国家关于饲能节约的政策。随着饲料产业的发展,在未来β-葡聚糖的应用会越来越广泛。

百特纯大分子科技有限公司(Putus Macromolecular Sci.& Tech..Ltd)是主要从事碳水化合物大分子领域新品研发及应用的国际公司,制造并提供高质量、高纯度、高均一性的具有特定分子量和支化度的碳水化合物大分子标准品及其相关产品。公司采用燕麦作为原料,提供的燕麦β-葡聚糖纯品(PS-OBG)纯度高达97%以上,并且拥有高、中、低三种不同规格分子量,不含淀粉、蛋白质等杂质,水溶性好,稳定性高,是作为β-葡聚糖酶活测定的良好底物,而且价格在市场上具有较强的竞争优势。

6.参考文献:

[1]刘燕强,韩正康.大麦的营养特性及抗营养因子——β-葡聚糖的研究进展[J].动物营养学报,1998,10(2):1-8

[2]韩正康.大麦日两添加剂影响家禽营养生理及改善生产性能的研究.[J].畜牧与兽医,2000,32(1):1-4

[3]陈清华,沈新建,周辉,等.小麦中添加木聚糖酶、β-葡聚糖酶和纤维素酶促进仔猪生长机理探讨[J].中国饲料,2004(9):20-23

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